Na pierwszy rzut oka trudno wyobrazić sobie zielone sałaty i pnące zioła w samym sercu wielkiej metropolii. A jednak, coraz częściej słyszymy historie o niewielkich halach ukrytych za betonowymi fasadami. W środku panuje cisza, nie słychać traktorów ani krakania wron. Za to widać i czuć oszałamiająco świeżą zieleń.
Anatomia miejskiej farmy hydroponicznej
Niepozorny kontener ustawiony na parkingu lub wydzielona hala w starej fabryce. W środku kilkupoziomowe regały, ciasno rozmieszczone niczym półki w wielkim magazynie. Każda może być tzw. kanałem NFT (ang. Nutrient Film Technique) – i płytkim korytem, gdzie przepływa cienki strumień wody z rozpuszczonymi składnikami odżywczymi. Korzenie roślin pobierają tyle wilgoci i minerałów, ile potrzebują. Nad roślinami wiszą specjalne lampy LED o zrównoważonym widmie, starannie dobrane pod kątem faz rozwoju.
Cała konstrukcja to kwintesencja hydroponiki wertykalnej. Woda, czerpana z miejskiej sieci, podlega wstępnemu uzdatnieniu i trafia do głównego zbiornika. Stamtąd pompa rozprowadza ją w górę regałów, przepływa przez korzenie, a co nie zostaje „wypite” przez rośliny, ścieka z powrotem do zbiornika. W sprzyjających warunkach obieg można zamknąć, tracąc niewiele wskutek parowania. Nieraz instalacja jest wyposażona w urządzenie do odzysku kondensatu z klimatyzacji – to w końcu kolejne źródło czystej wody.
Schemat blokowy
- Woda (z sieci)
- Filtracja RO
- Zbiornik główny z pożywką
- Rynna/rynny NFT z roślinami
- Naświetlanie LED + (ew. UV sterylizacja)
- Powrót wody do zbiornika
W ten sposób powstaje cykl podobny do krwiobiegu: woda krąży, dostarcza niezbędnych „składników pokarmowych” roślinom i wraca, a kiedy poziom spada, dolewamy z zewnątrz. To ogromna oszczędność wody w porównaniu z tradycyjnym polem.
Osiem litrów versus sto: rachunek wodny
Kiedy w polu uprawiamy klasyczną sałatę, roślina rośnie na odkrytej powierzchni bez kontroli opadów i parowania. Według różnych szacunków, aby wyprodukować 1 kg liści, potrzeba nawet ponad 100 litrów wody. Ktoś mógłby zapytać: „Czy na pewno aż tyle?” Wliczamy tu zarówno podlewanie (zwłaszcza w regionach o mniejszej ilości deszczu), jak i wodę, która przesiąka w glebę albo zwyczajnie spływa po jej powierzchni.
Tymczasem w systemach hydroponicznych 1 kg sałaty może „wypić” około 4–8 litrów wody, wliczając w to ubytki związane z transpiracją i minimalne straty przy czyszczeniu i konserwacji obiegu. Mówimy o kilkunastokrotnie niższym zużyciu. Sekret tkwi w tym, że korzeń rośliny ma „kontakt bezpośredni” z wodą: można powiedzieć, że pije przez słomkę, a nie tapla w wannie.
Największa część traconej wody to transpiracja, czyli roślina „oddychając” i rosnąc, oddaje parę do otoczenia. Wszystko inne – spływy, parowanie z gleby, nieszczelności – w hydroponice zredukowano do minimum.
Warto zwizualizować ten kontrast: w tradycyjnym polu roślina stoi w szerokim otwartym środowisku, a duża część wody trafia do gleby albo ulatuje w powietrze bez kontroli. W hydroponice – mamy precyzyjny kanał i pompkę, która wtłacza wodę do systemu korzeniowego i zaraz odprowadza, jeśli nie została zużyta. Resztę pracy roślina wykonuje sama, a operator tylko monitoruje parametry.
Skąd bierzemy wodę i jak ją czyścimy
Podstawa każdej miejskiej farmy hydroponicznej to dostęp do wody, ale nie byle jakiej. Zwykła woda z sieci miejskiej jest dość twarda albo zawiera chlor i mikro-zanieczyszczenia. Dlatego filtrowanie jest standardem, by zredukować zanieczyszczenia do minimum. Chodzi o to, by precyzyjnie dodawać nawozy (makro- i mikroskładniki) w odpowiednich dawkach.
Kolejny etap to lampa UV lub system ozonowania. Przy dużej gęstości roślin i wysokiej wilgotności, nawet niewielka ilość patogenów szybko się rozprzestrzeni. Dalej mamy monitorowanie przewodności (EC) i pH – rośliny nie lubią, gdy wahania tych parametrów są zbyt duże. W praktyce sondy w zbiornikach i automatyczny dozownik korygują kwasowość lub zasadowość pożywki.
Ciekawym źródłem wody jest kondensat z klimatyzatorów. Wszędzie, gdzie pracują urządzenia chłodzące powietrze – np. w biurowcach i wielkich centrach handlowych – powstają litry wody skroplonej z wilgoci powietrza. Zwykle taki kondensat jest czysty i miękki. W niektórych przypadkach wystarczy, by łatwo go przerobić na wodę zdatną do hydroponiki.
Dodatkowo, farmy muszą przestrzegać standardów HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points), więc woda jest regularnie badana pod kątem bakterii (np. E. coli), metali ciężkich i innych możliwych zanieczyszczeń. Najczęściej raz na kwartał trzeba robić testy mikrobiologiczne, a raz do roku – bardziej zaawansowane analizy chemiczne. Ten rygor jest zrozumiały: skoro konsument oczekuje świeżych listków bez pestycydów i chemii, to woda musi spełniać surowe normy.
Miejska farma jest w pewnym sensie małym laboratorium wodnym. Najpierw pobiera surową wodę, oczyszcza do standardu niemal laboratoryjnego, by potem rośliny mogły rosnąć w optymalnych warunkach.
Z biznesplanu kapie… prąd
Kiedy prześledzimy strukturę kosztów w typowej farmie hydroponicznej, woda i nawozy to stosunkowo niewielka część budżetu. Znacznie większy udział ma energia elektryczna (zasila lampy LED, pompy i system klimatyzacji), a także amortyzacja drogiego sprzętu – regałów, paneli, sterowników.
Lampy LED, choć coraz bardziej efektywne, wciąż pochłaniają energię, zwłaszcza przy uprawach roślin wymagających długiej ekspozycji na światło. Do tego dochodzi system kontroli klimatu – w zamkniętej hali trzeba utrzymywać stałą temperaturę i wilgotność, co oznacza działanie klimatyzacji lub ogrzewania (w chłodniejszych miesiącach) oraz wentylacji.
Menedżerowie upraw wertykalnych zwykle mają większy ból głowy z energią niż z wodą. Owszem, trzeba zadbać o filtrację i recyrkulację, ale to relatywnie proste i nie tak drogie. Natomiast rachunki za światło i chłodzenie pomieszczeń zjadają znaczną część zysków. Dlatego w typowej hydroponicznej hali dużo mówimy o efektywności LED, systemach sterowania temperaturą, inteligentnych harmonogramach oświetlenia i ewentualnym magazynowaniu energii w akumulatorach.
Co rośnie najlepiej
Teoretycznie w warunkach hydroponicznych można uprawiać szeroką gamę roślin, w praktyce pewne gatunki radzą sobie zdecydowanie lepiej niż inne. Bohaterem pionowych farm jest sałata – szczególnie odmiany butterhead, romaine i lollo rossa. Szybko rosną, nie potrzebują głębokich korzeni, a cykl wzrostu można skrócić nawet do 30 dni.
Z kolei microgreens (mikroliście różnych warzyw, np. rzodkiewki, brokuła, słonecznika) to kolejny hit. Ich cykl to raptem 1–2 tygodnie, więc uzyskamy wiele zbiorów w krótkim czasie na małej powierzchni. Dodatkowo microgreens mają wysoką wartość odżywczą i walory kulinarne. Atrakcyjne dla restauracji i pasjonatów zdrowego odżywiania.
W przypadku pomidorów lub ogórków sprawa jest nieco bardziej skomplikowana. Owszem, można je uprawiać w pionowych farmach, ale wymagają więcej przestrzeni, mocniejszego wsparcia, bardziej złożonego systemu prowadzenia pędu i – co najważniejsze – dłuższego cyklu dojrzałości. Niemniej niektórzy wciąż eksperymentują z nowymi odmianami.
Jeśli chcemy mieć coś bardziej spektakularnego niż zielenina, musimy liczyć się z wyższymi nakładami i skomplikowaniem systemu. Dlatego w większości wypadków farmy hydroponiczne stawiają na krótkie cykle i pewne gatunki – to właśnie one najlepiej rosną w owym neonowym raju. A co z owocami typu truskawki? Też się da, choć znowu koszty szybko rosną, bo trzeba zapewnić szczególne warunki światła i zapylania (sztuczne lub z udziałem trzmieli).
Zdrowie roślin
W klasycznym rolnictwie patogeny mogą rozchodzą się po polu wraz z wiatrem i w glebie, natomiast w wertykalnej farmie hydroponicznej w zadaszonej i zamkniętej przestrzeni pozornie ryzyko zakażeń jest mniejsze. Jednak, gdy patogen w końcu przeniknie do instalacji, może momentalnie się rozprzestrzenić w obiegu wodnym.
Dlatego w hydroponice podstawa to surowe procedury. Po pierwsze, mamy air-lock – śluzę powietrzną przed wejściem do hali. Pracownicy muszą zakładać fartuchy, ochraniacze na buty i przechodzić przez maty dezynfekcyjne. Po drugie, woda jest dodatkowo filtrowana i przechodzi przez lampy UV w cyklu, aby ewentualne mikroby ginęły wcześniej.
Nowoczesne systemy monitorujące potrafią wykrywać anomalie we wczesnej fazie. Sztuczna inteligencja (AI) w kamerach rozpoznaje pierwsze plamki mączniaka na liściach, zanim człowiek zdąży je zauważyć. Dzięki temu szybko izolujemy zakażone rośliny.
—
Artykuł partnera